小型化原位纳米压痕测试装置

摘要

本发明涉及一种小型化原位纳米压痕测试装置，属于机电一体化的精密科学仪器。主要由Z轴宏动调整机构、压电精密驱动压入单元、载荷信号和位移信号检测单元等组成，其中Z轴宏动调整机构安装在底座上，压电精密驱动压入单元通过U形连接板连接在宏动调整机构的微动滑台上，用于位移信号检测的位移传感器固连在U形连接板内部，用于载荷信号检测的力传感器安装在支撑板上。具有结构紧凑，体积小，精度高等特点，可以置于SEM或TEM的真空腔内实现材料的原位纳米压痕试验，为进一步深入研究材料在载荷作用下的变形损伤机制提供便利。

主权项

一种小型化原位纳米压痕测试装置，其特征在于：包括Z轴宏动调整机构、压电精密驱动压入单元及载荷信号和位移信号检测单元，所述的Z轴宏动调整机构安装在底座（1）上，压电精密驱动压入单元通过U形连接板（4）连接在Z轴宏动调整机构的微动滑台（3）上，载荷信号和位移信号检测单元的精密位移传感器（8）固连在U形连接板（4）内部，精密力传感器（15）安装在支撑板（16）上，该支撑板（16）与底座（1）连接，压头（10）安装在载荷信号和位移信号检测单元的力转换铰链（14）的上端；所述的Z轴宏动调整机构包括步进电机及法兰盘组件（17）、粗调旋钮（13）、微动台底座（2）及微动滑台（3），该步进电机安装在法兰盘上，其输出轴通过一联轴器与粗调旋钮（13）连接，微动滑台（3）与微动台底座（2）滑动连接，该微动滑台（3）与粗调旋钮（13）连接；步进电机及法兰盘组件（17）的输出动力转化成微动滑台（3）及其以上部件沿微动台底座（2）的直线运动，从而实现载物台的宏动调整；所述的压电精密驱动压入单元包括柔性铰链（5）、压电叠堆（6）及预紧螺母（7），该柔性铰链（5）通过U形连接板（4）连接在Z轴宏动调整机构的微动滑台（3）上；压电叠堆（6）通过预紧螺母（7）预紧后安装在柔性铰链（5）中心；所述的载荷信号和位移信号检测单元包括精密位移传感器（8）、安装座（9）、压头夹紧螺钉（11）、夹紧螺母（12）、力转换铰链（14）、精密力传感器（15）及支撑板（16），该精密位移传感器（8）通过安装座（9）固定连接在U形连接板（4）上；压头（10）通过压头夹紧螺钉（11）和夹紧螺母（12）安装在力转换铰链（14）的上端，该力转换铰链（14）通过支撑板（16）与底座（1）相连接；压入载荷通过力转换铰链（14）作用在精密力传感器（15）上。